Cineálacha Imoibrithe, Treoirlínte Intuaslagthachta, agus Cothromóidí Glanianacha

Trí fhórsa tiomána taobh thiar d'imoibrithe uiscí

Nuair a mheasctar dhá thuaslagán, ní tharlaíonn imoibriú ach má bhaineann rud éigin ianta ón tuaslagán nó má bhogann sé leictreoin. Cuir trí cheist. An bhfoirmíonn cataian ó thuaslagán amháin agus anian ón gceann eile comhdhúil ar lú intuaslagthacht? An aistríonn aigéad prótón chuig bonn, ag foirmiú uisce nó leictrilít lag eile? An athraíonn uimhir ocsaídiúcháin aon adamh, ionas go n-aistríonn leictreoin ó speiceas amháin go ceann eile?

Ciallaíonn tá leis an gcéad cheist imoibriú deascaidh, tá leis an dara ceann imoibriú aigéad–bonn, agus tá leis an tríú ceann imoibriú redox. Cuirtear imoibrithe a fhoirmíonn gás ar nós HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → H₂O(l) + CO₂(g) faoi aigéad–bonn de ghnáth toisc gurb é aistriú prótóin an chéad chéim. Is imoibrithe redox iad dó agus díláithriú miotail amháin le miotal eile.

Níl na teaghlaigh eisiach. Nuair a neodraíonn hiodrocsaíd bhairiam uiscí aigéad sulfarach, Ba(OH)₂(aq) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2H₂O(l), foirmítear uisce agus deascann sulfáit do-tuaslagtha san imoibriú céanna.

Cé acu speicis atá le scríobh mar ianta a shocrú

Braitheann cothromóid ghlanianach ar a fháil amach cé acu substaintí atá ann mar ianta scartha in uisce. Dícheanglaíonn leictrilítí láidre go hiomlán go bunúsach: comhdhúile ianacha intuaslagtha, aigéid láidre, agus báisí láidre. Scríobh iad seo mar ianta nuair a bhíonn siad lipéadaithe (aq). Coinníonn gach rud eile a fhoirmle: solaid, leachta, gáis, aigéid laga, báisí laga, agus tuaslagtáin mhóilíneacha ar nós glúcóis.

Is iad HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄, agus H₂SO₄ (dá chéad phrótón) na haigéid láidre choitianta. Láimhseáil beagnach gach aigéad eile a bhfaighidh tú sa cheimic ghinearálta, lena n-áirítear HF, aigéad aicéiteach (CH₃COOH), agus aigéad carbónach, mar aigéad lag, agus coinnigh mar mhóilín é. Is iad na báisí láidre hiodrocsaídí ghrúpa 1 agus hiodrocsaídí ghrúpa 2 is troime. Is bonn lag é amóinia agus fanann sé mar NH₃(aq).

Fanann ianta iladamhacha slán nuair a dhícheanglaíonn comhdhúil. Tugann cróimeáit photaisiam uiscí 2K⁺(aq) agus CrO₄²⁻(aq), ní ianta ar leith potaisiam, cróimiam agus ocsaigine.

Na treoirlínte intuaslagthachta a chur i bhfeidhm

Déanann na treoirlínte intuaslagthachta achoimre ar phatrúin bhreathnaithe do chomhdhúile ianacha in uisce gar do theocht an tseomra. Ciallaíonn intuaslagtha go dtuaslagtar méid úsáideach; ciallaíonn do-tuaslagtha go bhfuil an intuaslagthacht chomh híseal go bhfoirmítear solad nuair a chastar na hianta ar a chéile ag gnáth-thiúchain saotharlainne. Níl intuaslagthacht nialasach go beacht ag aon chomhdhúil ianach. Tá an liosta thíos bunaithe ar Tábla 4.1 in OpenStax Chemistry 2e, roinn 4.2.

Chun deascán a thuar, liostaigh gach ian atá i láthair tar éis measctha, ansin déan péire de gach cataian le gach anian nár thosaigh sé leis. Má thiteann aon phéireáil nua i gcatagóir do-tuaslagtha, deascann an comhdhúil sin. Má tá gach péireáil féideartha intuaslagtha, ar nós nuair a mheasctar tuaslagáin nítrát photaisiam agus clóiríd sóidiam, comhsheasann na hianta go simplí agus níl aon ghlanimoibriú ann.

• Tá comhdhúile cataiain ghrúpa 1 (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺) agus NH₄⁺ intuaslagtha.
• Tá nítráit, aicéitéit, carbónáit hidrigine, agus clórait intuaslagtha.
• Tá clóiríd, bróimíd, agus iaidíd intuaslagtha seachas iad siúd de Ag⁺, Hg₂²⁺, agus Pb²⁺.
• Tá fluairíd intuaslagtha seachas iad siúd de Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺, agus Fe³⁺.
• Tá sulfáit intuaslagtha seachas iad siúd de Ag⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺, agus Sr²⁺.
• Tá carbónáit, cróimeáit, fosfáit, agus sulfaíd do-tuaslagtha ach amháin le cataiain ghrúpa 1 agus NH₄⁺.
• Tá hiodrocsaídí do-tuaslagtha ach amháin le cataiain ghrúpa 1 agus Ba²⁺; tá Ca(OH)₂ agus Sr(OH)₂ intuaslagtha go héadrom.

An chothromóid ghlanianach a thógáil céim ar chéim

Tá cúis ag gach céim. Cinntíonn cothromú na cothromóide móilíní ar dtús líon na n-adamh. Taispeánann leictrilítí láidre a scoilt cad atá i láthair i ndáiríre sa bhíceir. Baineann ianta lucht féachana a chealú speicis a bhíonn le feiceáil gan athrú ar an dá thaobh agus nach nglacann páirt san athrú.

Gabhann an seiceáil muirir earráidí a chailleann comhaireamh adamh. Is féidir le cothromóid ghlanianach glanmhuirear neamhnialasach a iompar, ach caithfidh an muirear sin a bheith mar a chéile ar an dá thaobh, mar go gcaomhnaítear muirear díreach mar a chaomhnaítear adaimh.

• Scríobh an chothromóid mhóilíneach chothromaithe le siombail staide ar gach foirmle.
• Athscríobh gach leictrilít láidir (aq) mar ianta ar leith, ag iolrú faoin bhfo-uimhir agus faoin gcomhéifeacht araon.
• Scrios ianta a bhíonn le feiceáil gan athrú ar an dá thaobh. Is iad seo na hianta lucht féachana.
• Laghdaigh na comhéifeachtaí atá fágtha go dtí na slánuimhreacha is lú.
• Seiceáil go bhfuil gach eilimint agus an glanmhuirear cothromaithe.

Sampla oibrithe: cróimeáit airgid a dheascadh

Measctar 18.0 mL de chróimeáit photaisiam 0.0850 mol/L le nítrát airgid uiscí iomarcach. Is iad na péireálacha nua ná Ag⁺ le CrO₄²⁻ agus K⁺ le NO₃⁻. Ní cataian de ghrúpa 1 é airgead, mar sin deascann cróimeáit airgid rua-dhonn; fanann nítrát photaisiam tuaslagtha. Cothromóid mhóilíneach: 2AgNO₃(aq) + K₂CrO₄(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(aq). Cothromóid ianach iomlán: 2Ag⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2K⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2K⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq). Tugann K⁺ agus NO₃⁻ a chealú an chothromóid ghlanianach 2Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s). Seiceáil muirir: 2(+1) + (−2) = 0 ar chlé, agus 0 ar dheis.

Chun mais an deascáin a fháil, úsáid meáchain adamhacha chaighdeánacha IUPAC cruinnithe go dhá ionad deachúlacha: Ag 107.87, Cr 52.00, O 16.00. Is í mais mhólach Ag₂CrO₄ 2(107.87) + 52.00 + 4(16.00) = 331.74 g/mol. Móil cróimeáite = 0.0180 L × 0.0850 mol/L = 1.53 × 10⁻³ mol, agus tugann an chothromóid ghlanianach 1 mol Ag₂CrO₄ in aghaidh 1 mol CrO₄²⁻. Mais = 1.53 × 10⁻³ mol × 331.74 g/mol = 0.508 g. Tá trí fhigiúr shuntasacha ag an dá chainníocht thomhaiste, mar sin tá ag an bhfreagra freisin.

Samplaí oibrithe: aigéad lag agus miotal i dtuaslagán

Imoibríonn aigéad aicéiteach uiscí le hiodrocsaíd sóidiam uiscí: CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l). Tá aigéad aicéiteach lag, mar sin fanann sé móilíneach, agus is leictrilítí láidre iad NaOH agus aicéatáit sóidiam. Tar éis Na⁺ a chealú, is í CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l) an chothromóid ghlanianach. Déan comparáid le haigéad nítreach agus hiodrocsaíd photaisiam, áit a bhfuil an dá imoibrí láidir agus a ngéilleann an chothromóid ghlanianach go H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l).

Cumhdaítear stiall nicile a chuirtear i dtuaslagán nítráit airgid le criostail airgid. Téann nicil ó 0 go +2 agus airgead ó +1 go 0, mar sin is redox é seo; is ian lucht féachana é nítrát. Is í Ni(s) + 2Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + 2Ag(s) an chothromóid ghlanianach. Éilíonn muirear an chomhéifeacht 2, ní adaimh: cothromaíonn Ni(s) + Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Ag(s) gach eilimint ach tá glanmhuirear +1 air ar chlé agus +2 ar dheis.

Botúin choitianta i gcothromóidí ianacha agus conas iad a ghabháil

Eascraíonn an chuid is mó d'earráidí as an speiceas mícheart a scríobh, ní as uimhríocht. Sula gcealaíonn tú rud ar bith, fiafraigh an bhfuil gach foirmle ann i ndáiríre mar ianta ar leith in uisce.

Mar sheiceáil dheiridh, léigh an chothromóid ghlanianach mar ócáid fhisiciúil. Is rud é dhá ian airgid agus ian cróimeáite amháin ag foirmiú solaid a d'fhéadfá a fheiceáil; ní chuireann cothromóid nach malartaíonn ach ianta tuaslagtha idir comhpháirtithe síos ar rud ar bith.

• Aigéad lag a scoilt: fanann HF(aq) móilíneach. Déan comparáid idir aon aigéad agus na sé aigéad láidre.
• Deascán a scoilt: fanann foirmle lipéadaithe (s) iomlán cé go bhfuil an solad ianach.
• Ian iladamhach a bhriseadh óna chéile: coinnigh NO₃⁻, SO₄²⁻, agus CrO₄²⁻ slán.
• Fo-uimhreacha a chur in áit mhícheart: tugann K₂CrO₄ 2K⁺; níl aon ian K₂⁺ ann.
• Mearcair(I) a láimhseáil mar Hg⁺: tá sé ann mar an cataian déadamhach Hg₂²⁺.
• Comhéifeachtaí gan laghdú a fhágáil, ar nós 4Ag⁺ + 2CrO₄²⁻ → 2Ag₂CrO₄.
• Cothromóid ghlanianach a scríobh nuair atá gach péireáil intuaslagtha agus nach bhfoirmítear uisce, leictrilít lag, ná gás, agus nach ocsaídítear ná nach laghdaítear aon rud. Is é "gan imoibriú" an freagra ceart.